地下水資源較地表水資源復(fù)雜，因此地下水本身質(zhì)和量的變化以及引起地下水變化的環(huán)境條件和地下水的運移規(guī)律不能直接觀察，同時，地下水的污染以及地下水超采引起的地面沉降是緩變型的，一旦積累到一定程度，就成為不可逆的破壞。因此準(zhǔn)確開發(fā)保護地下水就必須依靠長期的地下水位自動化監(jiān)測系統(tǒng)，及時掌握動態(tài)變化情況。

二、系統(tǒng)解決方案

2.1 系統(tǒng)概述
    地下水位自動化監(jiān)測系統(tǒng)依托中國移動公司GPRS網(wǎng)絡(luò)，工作人員可以在監(jiān)測中心查看地下水的水位、溫度、電導(dǎo)率的數(shù)據(jù)。地下水位自動化監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測中心的監(jiān)測管理軟件能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程采集、遠程監(jiān)測,監(jiān)測的所有數(shù)據(jù)進入數(shù)據(jù)庫，生成各種報表和曲線。

2.2 系統(tǒng)組成
    地下水位自動化監(jiān)測系統(tǒng)由四部分組成：監(jiān)測中心、通信網(wǎng)絡(luò)、微功耗測控終端、水位監(jiān)測記錄儀（水位計）。

2.3 系統(tǒng)拓撲圖

2.4 監(jiān)測中心
2.4.1 中心軟件系統(tǒng)概述

   地下水位自動化監(jiān)測系統(tǒng)軟件是地下水監(jiān)測系統(tǒng)專用軟件，采用B/S結(jié)構(gòu)，由系統(tǒng)管理員負責(zé)管理，領(lǐng)導(dǎo)者或其它工作人員經(jīng)授權(quán)后可在自己的計算機上通過局域網(wǎng)訪問服務(wù)器，可進行權(quán)利范圍內(nèi)的操作。如果需要，該軟件可以在INTERNET公網(wǎng)上發(fā)布，被授權(quán)者在任何地方的計算機上都可以通過INTERNET公網(wǎng)訪問和操作該系統(tǒng)。

   地下水位自動化監(jiān)測系統(tǒng)軟件采用模塊結(jié)構(gòu)，主要包括兩大模塊：一個是人機界面、另一個是通訊前置機。每個模塊又由若干小模塊組成。通訊前置機軟件主要負責(zé)監(jiān)控中心與現(xiàn)場設(shè)備的通信，它具有強大的兼容性，可支持任何廠家生產(chǎn)的GPRS、CDMA、MODEM、RS485等通信產(chǎn)品，支持多種通信方式共存一個系統(tǒng)。人機界面包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、遠程操作、人工錄入、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)報表、數(shù)據(jù)分析、地圖管理等多項內(nèi)容，可根據(jù)不同客戶的不同需求設(shè)計組合成個性化的監(jiān)控與管理系統(tǒng)軟件。

2.4.2 監(jiān)測中心配置
硬件：
    中心具備寬帶網(wǎng)絡(luò)（類型：光纖、網(wǎng)線、ADSL等），并綁定固定IP。
    一臺專用計算機，放在機房，作為固定IP服務(wù)器，將服務(wù)器操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫軟件和系統(tǒng)監(jiān)控軟件裝在里面，存貯數(shù)據(jù)，保證其24小時在線。
軟件：
    操作系統(tǒng)軟件：推薦Windows 2003 Server with sp2
    數(shù)據(jù)庫軟件：推薦Microsoft SQL Server 2000 SP4，作為系統(tǒng)后臺數(shù)據(jù)庫的軟件平臺。
    地下水監(jiān)測系統(tǒng)軟件：完成遠程數(shù)據(jù)的接收、顯示、存儲和統(tǒng)計分析等功能。

2.4.3、地下水位自動化監(jiān)測系統(tǒng)軟件功能介紹
◆ 軟件主界面
   開機界面顯示地圖，地圖上每個地下水監(jiān)測點的位置以圓點顯示，紅色代表故障，綠色代表正常，鼠標(biāo)放置圓點位置時，顯示該測點的水位、水溫等數(shù)據(jù)。

◆ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)
   基礎(chǔ)信息為用戶填寫的監(jiān)測點的信息，包括城市信息，區(qū)縣信息，單位信息，到每一個監(jiān)測點的信息，可在測點信息里面上傳圖像，作為對該監(jiān)測點周圍環(huán)境的備份。
◆ 遠程監(jiān)控
   點擊“遠程操作”按鈕，可進入到監(jiān)測點的詳細界面查看該測點的詳細數(shù)據(jù)。              
◆ 數(shù)據(jù)報表
   用戶可以根據(jù)實際情況生成日報表、月報表、年報表以及任意時間段的水位及溫度曲線。

2.5通訊網(wǎng)絡(luò)
    中國移動的GPRS網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋范圍廣、數(shù)據(jù)傳輸速率高、通信質(zhì)量可靠、誤碼率低、運行穩(wěn)定、數(shù)據(jù)傳輸實時性、安全性和可靠性高、安裝調(diào)試簡單方便，按信息流量計費，用戶使用成本比較低。
   本系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)采用中國移動公司GPRS網(wǎng)絡(luò)和Internet公網(wǎng)。要求監(jiān)控中心具備寬帶（類型：光纖、網(wǎng)線、ADSL等），并具有一個Internet網(wǎng)絡(luò)上的固定IP。
   監(jiān)測點測控終端內(nèi)部配置GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸模塊，模塊內(nèi)安裝一張開通GPRS功能的SIM卡。測控終端通過其內(nèi)部的GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸模塊與監(jiān)控中心服務(wù)器組成一個通信網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)系統(tǒng)的遠程數(shù)據(jù)傳輸。

網(wǎng)絡(luò)運行費用：
    監(jiān)測中心：需支付寬帶使用費用，具體費用標(biāo)準(zhǔn)請在當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)部門咨詢。
    監(jiān)測點現(xiàn)場：每個監(jiān)測點的SIM卡的通訊費用（數(shù)據(jù)通信費以河北為例，具體收費標(biāo)準(zhǔn)請咨詢當(dāng)?shù)匾苿庸荆?mdash;— 5元/月（30M）。子站每月總通信費為5*現(xiàn)場監(jiān)測點數(shù)量。

2.6 現(xiàn)場監(jiān)測點水位監(jiān)測終端
   由于水位監(jiān)測點現(xiàn)場大多數(shù)都在野外，現(xiàn)場沒有供電電源，根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測點的數(shù)據(jù)上報頻率，供電方式有太陽能供電和鋰電池供電兩種方案可選。數(shù)據(jù)上報比較頻繁時使用太陽能供電，數(shù)據(jù)上報不頻繁時使用鋰電池供電。

2.6.1 鋰電池供電方案
    適用于沒有電源的監(jiān)測現(xiàn)場，內(nèi)置1組鋰電池組作為工作電源，特別適合于沒有外部電源供電的現(xiàn)場環(huán)境，微功耗設(shè)計，鋰電池組可以正常工作1-5年。
    ※ 注：電池有效壽命為5年，實際使用壽命大于1萬次無線通訊。

2.6.2太陽能電源供電方案

    適用于使用太陽能作為供電電源的監(jiān)測現(xiàn)場，太陽能電源分為三部分，太陽能電池板、太陽能充電控制器、鉛酸蓄電池。根據(jù)現(xiàn)場用電設(shè)備（包含微功耗測控終端與現(xiàn)場采集設(shè)備）的功率來選擇光電池板的大小與蓄電池的容量。
下面為計算方法。
    太陽能板配制計算方法： 電池板配置功率（W）= 設(shè)備功耗（W）×每天工作時間（小時）×1.2(安全系數(shù))÷[5小時(每天有效工作時間) ×0.6(充電效率)]
    蓄電池配置計算方法：蓄電池配置容量（Ah）= 設(shè)備功耗（W）×每天工作時間（小時）× 陰雨天(天數(shù))÷[設(shè)備供電電壓(V) ×0.6(供電效率)]

2.7 水位計
    LEVEL水位計是一款自動測量、記錄地下水水位和溫度的儀器。它只有手掌大小，長度154毫米，直徑22毫米，非常輕便，幾乎可以在任何監(jiān)測井中使用。機器內(nèi)部集成溫度和壓力傳感器，內(nèi)存和電池，外部為密封的不銹鋼材質(zhì)(RVS 316L)，這使它完全不受潮濕或外部電流的影響。 同時涂上一層氮化鎬材質(zhì)，耐腐蝕，適用于海水和淡水環(huán)境。
    LEVEL通過一條鋼線纜懸掛在監(jiān)測井里，可以定期讀取數(shù)據(jù)，或者安裝GPRS在線監(jiān)測系統(tǒng)，以便在室內(nèi)進行數(shù)據(jù)的動態(tài)實時監(jiān)測。儀器自動測量地下水的溫度和水位，并保存在其內(nèi)存中，內(nèi)存可以記錄保存2×40,000個數(shù)據(jù)，電池的壽命達8－10年。
    LEVEL測量絕對壓力（水壓＋大氣壓），單位是厘米水柱。為了得到準(zhǔn)確的水位變化，必須進行大氣壓補償。最理想的方法是配置一個額外的氣壓補償裝置，即Barologger。軟件會自動進行氣壓補償，在辦公室或野外快速準(zhǔn)確的讀取、記錄數(shù)據(jù)。Barologger與LEVEL具有同樣的規(guī)格和操作方法，但價格很低，校準(zhǔn)范圍為1.5米，用于測量大氣壓力。比傳統(tǒng)的通風(fēng)孔線纜的方法更準(zhǔn)確和容易進行空氣補償測定，沒有時間滯后。